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計(jì)算機(jī)技術(shù)在鑄造中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

計(jì)算機(jī) 鑄造 畢業(yè)設(shè)計(jì)

材料工程如流場 、

年 溫度場 、

期

熱應(yīng)力場以及質(zhì)量場等 , 。。

,

并結(jié)合相

溫度場計(jì)算及鑄態(tài)

丫,

尺寸

、

枝晶間距 ,

、

多晶

、

等軸晶

、

關(guān)的判據(jù)及方法來研究鑄造合金凝固理論預(yù)測及控制鑄件質(zhì)量的一種技術(shù)

雀斑果 ,一 ,

、

收縮以及熱裂等的預(yù)測 。

取得令人滿意的效

參見圖

在國外

,

反映鑄造凝固過程數(shù)值模擬研究與應(yīng)

用水平的大型商品化軟件銷售也呈現(xiàn)出快速增長的趨

勢

。

美國的 ,

軟件系統(tǒng)在世界各國有

多家 多家德國的

用戶用戶

美國的 日本的

虎

主要在航空航天領(lǐng)域有

,

軟件

、

英國的 一

軟件

、

軟件以及美國 多家用戶 ,

軟件在世界各國分別有

法國的

軟件也得到了比較廣泛

的應(yīng)用 以沮度場為主

’

〕

。

的物理場計(jì)算

國內(nèi)的有關(guān)研究是從

。年代

末開始的

。

。年沈

陽鑄造研究所及大連工學(xué)院對鑄件進(jìn)行了溫度場數(shù)值 組織及缺陷預(yù)洲

計(jì)算 。

。

在

“

六五

”

和

“

七五

”

期間

,

許多單位先后開展 ,

了該領(lǐng)域的研究工作 合金凝固理論研究 鑄造工藝

,

國家安排了科技攻關(guān)項(xiàng)目 ,

取得

了大量成果

。

近年來

清華大學(xué)的研究小組在試驗(yàn)研 ,

結(jié)果顯示及分析

究

、

軟件開發(fā)和應(yīng)用推廣等方面取得了較快進(jìn)展 ,下沁

該小 取得 ,

組開發(fā)的

系統(tǒng)已在 ,

余家企業(yè)中應(yīng)用 ’ 。

,

缺陷消除組織改善質(zhì)提高 工藝圖

了重大經(jīng)濟(jì)效益和

社會(huì)效益 、

在精密鑄造方面

北

京航空材料研究院西北工業(yè)大學(xué)及北京航空航天大學(xué)

均開展了有關(guān)的研究工作北京航空材料研究院在國內(nèi)首先對實(shí)際單晶渦輪葉片開展了三維溫度場計(jì)算及缺

。

陷預(yù)測的研究工作 圖

〕

。

與國外相比

,

我國在鑄造凝固過 ,

鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的組成及流程

程數(shù)值模擬的基礎(chǔ)研究方面差距較小在有些方面還有

其特點(diǎn)在軟件開發(fā)和應(yīng)用研究方面與國外相比差距較

鑄件凝固過程物理場包括描述液態(tài)金屬充型過程的流場 、

大 銅

。

國外的軟件開發(fā)和應(yīng)用研究已包括鑄鋼

、

鑄鐵

、

鑄 已

反映鑄件溫度變化的溫度場

、

揭示鑄件凝固過

、

鑄鋁

、

鑄鎂以及高溫合金等幾乎所有鑄造合金 、

,

程應(yīng)力應(yīng)變和裂紋的應(yīng)力場以及闡述鑄件凝固過程合金元素偏析的質(zhì)量場 。

、

能對砂型鑄造

金屬型鑄造 、

、

低壓鑄造 、

、

壓力鑄造

、

熔

模鑄造 ,

、

單晶鑄造

離心鑄造

氣化模鑄造以及連續(xù)鑄 而我國在高溫合 ,

隨著鑄造凝固過程數(shù)值模擬的發(fā)展 ,

目前不僅對鑄

造等十幾種鑄造方法進(jìn)行數(shù)值模擬 金 、

件進(jìn)行了凝固過程物理場的數(shù)值模擬而且對鑄型及型 芯等開展了溫度場及熱應(yīng)力場的數(shù)值計(jì)算 。

銅

、

鋁及鎂合金鑄造方面的研究較少 、

在單晶鑄造

、

熔模鑄造

離心鑄造 一 ’“

、

氣化模鑄造等方面的研究很少

,

年丹麥學(xué)者 了鑄件凝固過程溫度場計(jì)算 日本大中逸雄和新山英輔 、 。

用有限差分法首次進(jìn)行此后 ,

有的甚至為空白

〕

。

美國

、

鑄造凝固過程數(shù)值模擬主要可用來進(jìn)行鑄造合金凝固理論研究和鑄造工藝研究方面 ,,

德國

以及丹麥

參見圖

。

在凝固理論 、

模擬的試驗(yàn)研究 良好效果,如美國 幻 。

一

等人相繼開展了鑄造凝固過程物理場數(shù)值 、

包括有合金的生核 、

、

晶體生長方式 、

枝晶間距 、

、

軟件開發(fā)及應(yīng)用推廣等工作

,

取得了 ,

成分過冷結(jié)晶 、

共晶生長

、

定向結(jié)晶

非平衡結(jié)晶 ,

深過冷

國外的許多公司也進(jìn)行了應(yīng)用研究工作 、

噴射結(jié)晶及快速結(jié)晶等的研究 ,

這些研究除了深 、

公司

法國

公司以及日本小松制作 。

化人們對凝固理論的認(rèn)識外

還為研制新材料 。

提高鑄 ,

所等在實(shí)際生產(chǎn)中采用數(shù)值模擬技術(shù)獲得了優(yōu)良效果 在精密鑄造

方面 ,

造材料的性能做出了重要貢獻(xiàn)

在工藝研究方面

凝固

美國 、

公司 一

、

、

公司

、

過程數(shù)值模擬是鑄造工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的前提和核心 ,

跟 ,

、

公司

英國

公司

、

日本日立公

它為澆注系統(tǒng)

、

冒口 、

、

冷鐵 、

、

補(bǔ)貼 、

、

保溫材料 、

、

澆 、

司以及法國

公司等采用大型商品化有限元軟

注條件的設(shè)計(jì)和縮孔

疏松 。

夾渣

熱裂 ,

冷裂

、

變形

件對代表精密鑄件最高水平的單晶空心渦輪葉片及導(dǎo) 向葉片深入開展了凝固過程數(shù)值模擬工作進(jìn)行了三維 ,

多晶等缺陷的預(yù)測提供必需的數(shù)據(jù)為工藝設(shè)計(jì)和提高

鑄件質(zhì)量起著重要作用鑄造凝固過程數(shù)值模擬是鑄造

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